摘要：隨著建筑行業(yè)的發(fā)展和社會需求的改變，建筑工程建設逐漸趨于信息化和智能化。為了分析BIM技術在建筑智能建造中的應用效果，以某建筑工程為例，針對工程難點，基于BIM技術從施工平面布置、管線綜合深化、鋼結構深化與施工、BIM集成智慧平臺方面對建筑的智能建造效果進行了分析。項目通過BIM智能化建造，在經(jīng)濟效益上縮短工期近38d，降低工程成本近200萬元，同時降低了資源浪費和環(huán)境污染，取得了顯著的效果。

關鍵詞：BIM技術；智慧平臺；管線碰撞

0" "引言

隨著城市化進程的加快，建筑行業(yè)的標準也越來越高，傳統(tǒng)的設計建造方式已難以滿足現(xiàn)代建筑的高效、高質量需求，尤其對于結構復雜、形狀不規(guī)則的公共建筑，傳統(tǒng)二維設計難以清楚表達異形構件的設計信息，不能對施工起到有效指導作用[1-2]。

而隨著信息技術的發(fā)展，建筑的智能建造逐漸受到建筑從業(yè)者的關注和重視。BIM技術作為一種新型的建筑信息管理工具，從最初的建筑信息模型發(fā)展至今天的數(shù)字化建造，以其三維可視化、信息集成和協(xié)同工作的特點，逐漸成為智能建造的核心技術，這也為建筑業(yè)的發(fā)展帶來了新的機遇[3-4]。

何俊杰等[5]通過智能建造技術，對某建筑施工方案進行了數(shù)字化模擬，提高了工程的智能性和高效性。宋雙等[6]智能檢測、智能監(jiān)控、施工信息云同步等方面分析了BIM時代背景下裝配式建筑智能化建造的可行性，為裝配式智能化轉型提供了借鑒。為了進一步分析BIM技術在建筑智能建造中的應用效果，以某建筑工程為例，針對工程難點，基于BIM技術從施工平面布置、管線綜合深化、鋼結構深化與施工、BIM集成智慧平臺方面對建筑的智能建造效果進行了分析，為類似項目提供了指導和借鑒。

1" "項目概況

某建筑建筑面積和用地面積分別為107129.69m2和42005.42m2，建筑高度為38m，建筑綠化率和覆蓋率分別為32%和50%，該建筑地下1層、地上5層，地下和地上規(guī)定建筑面積分別為30560.42m2和48241.14m2，建筑功能為博物館。

建筑地上結構類型為樓承板+全鋼框架，地下結構類型為鋼框架+鋼筋混凝土框架，基礎形式為筏板基礎+抗浮錨桿。地上層高依次為地下室層高為8.2m，地上層高依次為10m、8m、8m、3.3m、3.3m。

本工程地上由5個筒體結構組成，筒體間通過裙房連廊進行連接，筒體結構為鋼管斜柱全鋼框架結構，由于鋼管柱均自帶傾斜角度，1#筒直徑由76m內縮至63m，2#筒直徑由56m內縮至46m，3#筒直徑由54m內縮至42m，4#筒直徑由48m內縮至42m，5#筒直徑由42m內縮至40m，內傾斜柱傾角12°至34°不等。

2" "工程難點

2.1" "測量定位難度大

本工程施工場地空間、平面不規(guī)則，且為空間結構體系，由多個圓筒組合，各層圓心均不在同一點，各筒圓心偏移方向、角度均不一致，對構件加工精度要求高，現(xiàn)場施工過程中難以精準進行測量定位，無法保證施工質量和工期。

2.2" "施工工藝復雜

本工程筒體傾斜，為減小筒體側移，設計采用同層施工的施工順序。整個坡屋面視為同層，施工順序對工期影響極大。同時本工程框架內傾斜柱與轉換桁架及鋼梁連接的多肢相交節(jié)點，對組裝精度要求極高，且節(jié)點構造復雜、焊縫密集及施焊空間狹小，施工工藝復雜，對工程安全和質量控制保障要求高。

2.3" "墻體施工質量及落地效果難控制

本工程幕墻工程是涵蓋了石材幕墻、玻璃幕墻、玻璃采光頂、金屬幕墻的綜合性幕墻工程。其中石材幕墻單體板塊質量達1t以上，施工難度大，對深化及施工工藝要求高。項目輕質隔墻由6～8層不同材質復合而成，后期開槽或拆改難度大。地下室存在大量異圓心、異半徑弧形墻體，墻體面積約12000m2，且地下室層高較高，負一層層高6.4～8.2m，弧形墻體施工質量及落地效果控制難度較大。

2.4" "機電設備安裝標準高

建筑內部標高較多，空間復雜，機電設備較多，管線走向和排布難度大。同時為了保證建筑的美觀，對建筑內外裝飾裝修和機電安裝制定了較高的標準。

3" "基于BIM技術的建筑智能建造具體應用

根據(jù)上述工程難點，通過BIM技術實現(xiàn)建筑的智能建造，對施工場地布置、鋼結構深化施工、墻體深化設計以及機電安裝進行優(yōu)化，提高工程質量和建設效率。

3.1" "施組平面布置優(yōu)化

建立不同階段施工組織平面模型，通過BIM模型的可視化對不同階段垂直方向與水平方向的交通組織進行設計，通過不同視角及施工場地漫游，調整施工道路、生活區(qū)、臨建區(qū)、辦公區(qū)等布置，完成項目施工總平面布置，提高工程施工效率。項目場地布置模型如圖1所示。

各專業(yè)人員通過BIM協(xié)作平臺可以實現(xiàn)信息共享和數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)設計、施工和管理各方之間的協(xié)同工作，提升施工組織平面布置優(yōu)化的效率和準確性。結合施工進度和BIM模型，對工程全過程進行模擬建造，參考工程各階段特點優(yōu)化技術措施、施工流水、施工方案等，對施工活動的有序開展進行指導。

通過無人機傾斜拍攝現(xiàn)場實景照片，導入實景建模軟件，打開空三運算引擎，提交空中三角測量。設置空三參數(shù)定義，選取格式，提交生產模型并運算，最后生成輕量化實景模型。同時拍攝各階段施工場地實際施工進度，與BIM模型施工進度進行比較，全面清晰掌握工程進度偏差，及時調整各環(huán)節(jié)工程進度，實現(xiàn)工程的動態(tài)管控。工程實景模型圖如圖2所示。

3.2" "綜合管線優(yōu)化

實現(xiàn)工程項目的快速高效建設，核心在于能夠提前發(fā)現(xiàn)設計以及施工中存在的問題，并在前期設計階段避免這些問題，保證工程進度和質量。建筑機電管線深化設計需要建筑、結構、給排水、電氣等專業(yè)間不斷的相互協(xié)調溝通，通過BIM技術可以實現(xiàn)各專業(yè)之間的信息共享和協(xié)同工作，提高設計效率和質量。

基于BIM協(xié)同工作平臺，各專業(yè)人員可以在平臺中，將其他專業(yè)模型以鏈接的方式，整體引入至本專業(yè)工作界面，通過合模能夠直觀判斷出各專業(yè)間設計沖突部位。利用BIM技術三維可視化的特點，可以在綜合管線初步排布后開展碰撞檢查，定位出碰撞部位并進行調整，以使管線布置更加合理、經(jīng)濟、美觀，避免在實際施工中出現(xiàn)的管道和設備空間不足等問題。

利用BIM技術結合機電預埋、精裝修、展陳等單位，提供準確的機電安裝施工所需的構件信息、定位尺寸和預留預埋等相關內容，做好深化設計，可以大幅度提高管線綜合的效率，并確保一次安裝預埋到位，避免后期拆改影響觀感，達到降低成本和提高消防工程安裝一次成功率的目的。同時，進行后續(xù)穿插施工進行模擬施工，選擇最佳施工方案。局部管線吊架深化如圖3所示。

3.3" "鋼結構優(yōu)化

3.3.1" "主要流程

本工程筒體結構為鋼管斜柱全鋼框架結構，鋼管柱均自帶傾斜角度，且分段較多，如何確?？蜾撝氖┕べ|量是此次工程的重點和難點。通過BIM軟件構建鋼結構模型，按1：1的比例對鋼節(jié)點和鋼結構進行模擬放樣?；阡摻Y構BIM模型，動態(tài)模擬施工工藝和施工方案，掌握施工過程中的關鍵點，對施工工藝和方案進行優(yōu)化，并確定了相應的解決措施。

3.3.2" "操作要點

采用BIM模型輔助施工測量人員快速提取坐標、高程、尺寸等數(shù)據(jù)，并通過激光放線機器人將做好的三維模型拷貝到設備，然后放樣到室內或者室外，投射出來的點線，施工人員可以跟進這種點線進行施工，有助于提高操作精度和速度。

在安裝斜柱時，通過BIM三維深化模型，精確確定雙夾板自平衡耳板尺寸及定位。提前確定鋼絲繩長度，構件起吊后姿態(tài)基本就位，設置3個吊點控制調節(jié)鋼柱角度。利用全站儀進行安裝坐標控制，將葫蘆微調精準就位，在控制斜角小于25°時自平衡雙夾板耳板安裝固定，超過25°時額外增加支撐立柱輔助安裝。

安裝轉換桁架時采用“構件分段+支撐胎架+原位吊裝”的施工方法由下至上正序施工，并通過BIM技術對方案進行動態(tài)模擬，分析方案可行性，如圖4所示為局部鋼結構示意圖。通過液壓千斤頂組合操作設備對安裝存在誤差的傾斜鋼柱構件進行校正。局部鋼結構模型如圖4所示。

3.4" "墻體優(yōu)化

本工程幕墻工程造型獨特，異形墻體較多，鑒于此，結合BIM模型充分利用幕墻視覺樣板模擬工況制作幕墻視覺樣板，以確定最終幕墻效果，明確施工工藝、工序、安全管控措施及重點注意事項。利用3D掃描儀采集現(xiàn)場實體數(shù)據(jù)，依據(jù)點云數(shù)據(jù)建立BIM墻體模型，根據(jù)BIM模型二次深化幕墻圖紙。

3.5" "集成智慧平臺

基于BIM技術建立的施工現(xiàn)場管理平臺，即為BIM智慧工地指揮中心，其整合了各種信息技術和智能化設備，可為施工現(xiàn)場提供全面的管理和監(jiān)測服務。

通過安裝攝像頭和傳感器，對施工現(xiàn)場進行實時監(jiān)控，監(jiān)測施工進度、安全、質量等方面的情況，及時發(fā)現(xiàn)和解決問題。通過BIM技術，對施工過程進行數(shù)據(jù)化管理，記錄施工進度、材料使用、人員管理等信息，便于后期查詢和分析。通過智能化設備監(jiān)測施工現(xiàn)場的環(huán)境、設備、人員等方面的安全風險，及時發(fā)出預警信息，預防安全事故的發(fā)生。通過安裝傳感器和質量檢測設備，對施工質量進行實時監(jiān)測和評估，確保施工質量符合標準要求。

除此之外，項目使用了BIM輕量化引擎協(xié)同平臺，大大降低了BIM模型的存儲占用空間，使一線工作者和項目管理者能夠隨時隨地通過平板、手機等設備查看BIM模型，打破了BIM模型在高配置設備下才能流暢運行的限制，擴大了BIM模型應用范圍和場景。

項目同時配備了結構健康監(jiān)測平臺，基于機器視覺技術，通過攝像拍照對結構撓度值、偏移量、變形值等進行識別，如對高大支模區(qū)域、基坑以及斜鋼柱的變形監(jiān)測。監(jiān)測數(shù)據(jù)實時上傳至指揮中心，項目部安排專人跟蹤數(shù)據(jù)情況，以便對現(xiàn)場情況快速反應，在保證施工質量的前提下降低了監(jiān)測成本。

4" "結束語

利用信息技術和智能技術實現(xiàn)建筑工程的智慧建造，提高建筑的智能化程度對建筑的成本控制、質量控制以及進度控制至關重要。本文以某工程為例，針對工程難點，基于BIM技術從施工平面布置、管線綜合深化、鋼結構深化與施工、BIM集成智慧平臺方面對建筑的智能建造進行了分析。項目通過BIM智能化建造，縮短工期近38d，降低工程成本近200萬元，同時降低了資源浪費和環(huán)境污染，取得了顯著的效果。

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